폰 노이만-비그너 해석

Von Neumann–Wigner interpretation

폰 노이만-비그너 해석(von Neumann-Wigner 해석)은 의식이 양자 측정 과정의 완성에 필요하다고 가정하는 양자역학의 해석입니다.

배경: 양자역학에서의 관측

정통 코펜하겐 해석에서 양자역학은 서로 다른 관측된 실험 결과에 대한 확률만을 예측합니다. 관측자 또는 관측자를 구성하는 것은 이론에 의해 직접 명시되지 않으며, 측정 및 관측 중인 시스템의 행동은 일반적인 행동과 완전히 다릅니다. 시스템을 설명하는 파동 함수는 다양한 가능한 상황의 훨씬 더 큰 중첩으로 퍼집니다. 그러나 관측하는 동안 시스템을 설명하는 파동함수는 여러 옵션 중 하나로 붕괴됩니다. 관측치가 없으면 이러한 붕괴가 일어나지 않으며, 옵션 중 어느 것도 가능성이 낮아지지 않습니다.

붕괴 공식이 없는 양자역학을 사용하면 양자 중첩을 관찰하는 관찰자가 서로 다른 것을 보는 서로 다른 관찰자의 중첩으로 변할 것이라고 예측할 수 있습니다. 관측자는 모든 가능한 결과를 설명하는 파동 함수를 갖게 됩니다. 그러나 실제 경험에서 관찰자는 결코 중첩을 감지하지 않지만, 항상 결과 중 하나가 확실하게 발생했음을 감지합니다. 파동함수 설명과 고전적 경험 사이의 이러한 명백한 충돌을 관측 문제라고 합니다(측정 문제 참조).

해석이.

존 폰 노이만은 1932년 저서 '양자역학의 수학적 기초'에서 양자역학의 수학은 파동함수의 붕괴를 측정 장치에서 인간 관찰자의 '주관적 인식'에 이르는 인과적 사슬의 어느 위치에 놓이게 한다고 주장했습니다. 1939년 프리츠 런던과 에드몽 바우어는 후자의 경계(의식)를 주장했습니다.[1] 1960년대 유진 위그너는[2] "슈뢰딩거의 고양이" 사고 실험을 "위그너의 친구"로 재구성하고, 관찰자의 의식은 어떤 현실적 해석과도 무관하게 파동함수의 붕괴를 촉발하는 경계선이라고 제안했습니다. 의식 및 측정을 참조하십시오. 마음은 비육체적이고 유일한 진정한 측정 장치라고 가정됩니다.[3]

이러한 해석은 다음과 같이 요약되었습니다.[3]

양자역학의 규칙은 맞지만 양자역학으로 다룰 수 있는 시스템은 단 하나, 즉 물질 세계 전체입니다. 양자역학 내에서 치료할 수 없는 외부 관찰자, 즉 인간(그리고 아마도 동물) 마음이 존재하며, 이는 뇌에 대한 측정을 수행하여 파동 함수 붕괴를 유발합니다.

Henry Stapp은 이 개념을 다음과 같이 주장했습니다.[4]

양자론의 수학적 관점에서 측정 장치를 구성하는 원자 성분의 집합체와 본질적으로 다른 것으로 취급하는 것은 말이 되지 않습니다. 장치는 물리적 우주의 또 다른 부분일 뿐입니다. 게다가, 인간 관찰자의 의식적인 생각은 어떤 측정 장치에서 일어나는 일이 아니라 그의 뇌에서 일어나는 일에 가장 직접적으로 그리고 즉시적으로 연결되어야 합니다. 따라서 우리의 몸과 뇌는 양자역학적으로 기술된 물리적 우주의 일부가 됩니다. 물리적 우주 전체를 통합된 방식으로 다루는 것은 개념적으로 단순하고 논리적으로 일관된 이론적 토대를 제공합니다.

해석에 대한 이의제기

참고 항목: 다세계 해석

의식이 다른 물리적 과정과 다를 필요가 없는 "위그너의 친구" 사고 실험에 대한 다른 가능한 해결책들이 있습니다. 더욱이, 위그너는 말년에 실제로 그러한 해석(그리고 "의식이 붕괴를 야기한다"는 것에서 벗어나)으로 전환했습니다. 이것은 부분적으로 "의식이 붕괴를 초래한다"는 것이 일종의 솔립주의로 이어질 수 있다는 것에 당황했기 때문이기도 하지만, 양자 물리학을 일상 생활의 규모로 적용하려고 시도한 것이 잘못되었다고 판단했기 때문이기도 합니다(특히 거시적인 물체를 고립된 시스템으로 취급하려는 그의 초기 생각을 거부했습니다).[5] 의식 및 중첩을 참조하십시오.

이 해석은 뇌를 이해하는 데 일반적으로 사용되는 물질주의와 일치하지 않는 이원론의 상호작용주의 형태에 의존하며 대부분의 과학자들이 받아들입니다.[3] (물질주의는 양자역학과 관련하여 의식이 특별한 역할을 하지 않는다고 가정합니다.)[3] 측정 문제에도 불구하고, 그들은 물리학의 인과적 폐쇄를 지적하고, 의식과 물질이 어떻게 상호 작용할 수 있는지에 대한 문제를 암시하며, 데카르트의 실체 이원론에 대한 반대를 연상시킵니다.

양자역학의 특정 특성을 이용하는 것은 현대 그림에서 심지어 멀리서도 견딜 수 있는 것처럼 보였던 상호작용주의 이원론의 유일한 형태입니다. 이것은 두 가지 방법이 있습니다. 첫째, 일부(예: 에클스 1986)는 양자 불확정성의 존재를 호소하고, 비물리적 의식이 결과적인 인과적 공백을 메우는 원인이 될 수 있다고 제안했으며, 일부 물리적 크기가 명백하게 "확률적" 분포 내에서 어떤 값을 취할 수 있는지 결정했습니다. 이것은 대담하고 흥미로운 제안이지만, 많은 문제가 있습니다. 양자역학이 인과적 폐쇄 문제를 다루는 두 번째 방법은 양자 형식주의에 대한 일부 해석에서 의식 자체가 중요한 인과적 역할을 한다는 사실에 있으며, 이른바 "파동 함수의 붕괴"를 가져오는 데 필요합니다. 이러한 붕괴는 어떤 측정 행위를 할 때 발생하는 것으로 추정되며, 한 해석에서 측정과 비측정을 구별할 수 있는 유일한 방법은 의식의 존재를 통해서입니다. 이 이론은 확실히 보편적으로 받아들여지는 것은 아닙니다.(시작하기 위해서는 의식 자체가 물리적이지 않다는 것을 전제로 하는데, 확실히 대부분의 물리학자들의 견해와는 반대입니다.) 저는 이 이론을 직접 받아들이지 않습니다. 그러나 어쨌든 여기서 수행되는 인과적 작업 의식의 종류는 의식이 행동을 지시하는 역할을 수행하는 데 필요한 종류와는 상당히 다른 것 같습니다. 어쨌든, 상호작용주의 이원론의 모든 버전들은 그들이 보이는 것보다 에피네노멘탈리즘을 피하는데 덜 성공적이라는 것을 암시하는 개념적인 문제를 가지고 있습니다. 또는 적어도 그들은 [자연주의 이원론]보다 더 나은 점이 없습니다. 이러한 견해들에 대해서도 현상적인 것은 무관하다는 느낌이 있습니다. 우리는 항상 어떤 설명 계정에서도 현상적인 성분을 빼서 순수하게 인과적인 성분을 산출할 수 있습니다.[6]

— David Chalmers, "The Irreducibility of Consciousness" in The Conscious Mind: In Search of a Fundamental Theory

이 해석은 어떤 것들이 파동함수를 붕괴시킬 만큼 충분한 의식을 가지고 있는지 설명하지 못한다는 비판을 받기도 했습니다. 또한, 그것은 의식적인 정신에 중요한 역할을 하고 있으며, 의식이 진화하거나 출현하기 전의 초기 우주에 어떻게 이런 경우가 있을 수 있는지 의문이 제기되어 왔습니다. "의식이 붕괴를 초래한다"는 주장은 빅뱅 우주론이나 생물학적 진화에 대한 합리적인 논의를 허용하지 않습니다.[3] 예를 들어, 로저 펜로즈(Roger Penrose)는 다음과 같이 말했습니다: "[T]이 행성에서 의식적인 생명체의 진화는 다양한 시기에 적절한 돌연변이가 일어났기 때문입니다. 이것들은 아마도 양자적 사건이기 때문에, 그것들은 결국 의식적인 존재의 진화로 이어질 때까지 선형적으로 중첩된 형태로만 존재할 것입니다. 그 존재 자체는 '실제로' 일어난 모든 올바른 돌연변이에 달려 있습니다!"[7] 다른 사람들은 더 나아가 보편적인 마음을 가정합니다(범심리주의와 범체험주의도 참조). 다른 연구자들도 파동함수의 붕괴에 주관적인 요소를 도입하는 것에 대해 비슷한 반대 의견을 나타냈습니다.[8][9][10]

시험가능성

지연 선택 양자 지우개 실험 결과가 이런 해석을 실증적으로 반증한다는 주장이 제기됐습니다.[11] 그러나 그 주장은 타당하지 않은 것으로 나타났는데, 왜냐하면 측정 후의 탐지가 우연성 카운터를 사용하여 상관관계를 유지한 후에만 간섭 패턴이 보일 것이기 때문입니다.[12] 만약 그렇지 않다면 실험은 과거로의 신호 전달을 허용할 것입니다.[13] 지연 선택 양자 지우개 실험은 또한 이 해석의 지지를 주장하는 데 사용되었지만,[14][15] 다른 주장과 마찬가지로 인용된 참조 중 어느 것도 이 해석을 증명하거나 거짓으로 만드는 것은 없습니다.

접수처

2011년 양자역학 컨퍼런스에서 33명의 참가자(물리학자, 수학자, 철학자 포함)를 대상으로 여론조사를 실시했습니다. 연구원들은 참가자의 6%(33명 중 2명)가 관찰자가 "탁월한 신체적 역할(예: 의식에 의한 파동 기능 붕괴)"을 한다고 믿었다고 지적했습니다. 이 여론조사는 또한 55%(33명 중 18명)가 관찰자가 "형식주의를 적용하는 데 기본적인 역할을 하지만 뚜렷한 물리적 역할은 하지 않는다"고 믿는다고 밝혔습니다. 그들은 또한 "대중적인 설명은 코펜하겐 해석이 그러한 역할을 의식에 기인한다고 제안했습니다. 우리가 보기에 이것은 코펜하겐 해석을 오해하는 것입니다."[16]

양자역학의 선구자들에 대한 견해

양자역학 이론의 많은 창시자들은 인간이 자연과의 상호작용을 통해 자연을 효과적으로 탐구할 수 있으며, 이 점에서 양자역학은 고전역학과 다르지 않다고 생각했습니다.[17][18][19] 또한 베르너 하이젠베르크는 파동함수 붕괴, "확률함수의 불연속적인 변화"는 측정 결과가 관찰자의 마음에 등록될 때 일어난다고 주장했습니다. 그러나 그는 확률 함수를 인간 지식의 인공물로 이해했기 때문인데, 그는 또한 "가능한" 것에서 "실제"로 물질적 전환의 현실은 마음에 독립적이라고 주장했습니다.[20] 사실주의를 믿고 양자역학의 이론적 완전성을 받아들이지 않았던 알버트 아인슈타인도 마찬가지로 파동함수에 대한 단지 인식론적 개념을 호소했습니다.

[저는 국가의 관찰이 실제 사실 상황의 일부만을 파악할 수 있다는 사실에 의해 설명의 불완전성이 강요되는 실제 상황에 대한 불완전한 설명으로만 PSI-함수[즉, 파동함수]를 개념화한다고 주장합니다. 그러면 사람은 최소한 관찰이 사물의 실제 물리적 상태에 영향을 미친다는 단일 개념에서 벗어날 수 있습니다; 관찰을 통한 psi-함수의 변화는 본질적으로 실제 사실의 변화에 대응하는 것이 아니라 이 문제에 대한 우리의 지식의 변화에 대응하는 것입니다. 사실의[21]

보어는 자신의 보완성 원리와 같은 양자론의 철학적 함의에도 적극적인 관심을 가졌습니다.[22] 그는 양자 이론이 자연에 대한 완전한 설명을 제공한다고 믿었지만, 비록 일상적인 경험에 적합하지 않은 이론이지만, 고전 역학과 확률에 의해 더 잘 설명됩니다. 보어는 어떤 물체가 양자적인 것을 멈추고 고전적인 것이 되는지 위에 경계선을 명시하지 않았습니다. 그는 그것이 물리학의 문제가 아니라 철학이나 편리함의 문제라고 믿었습니다.[23]

참고 항목

참고문헌

  1. ^ F. 런던과 E. 바우어, "La Théorie de l'observation en mécanique quantique" (1939), 양자 이론과 측정의 영어 번역, J. A. 편집. Wheeler and W.H. Zurek, Princeton University, Princeton New Jersey, 1983, 217–259쪽. ISBN0-691-08315-0
  2. ^ Wigner, Eugene; Henry Margenau (1967). "Remarks on the Mind Body Question, in Symmetries and Reflections, Scientific Essays". American Journal of Physics. 35 (12): 1169–1170. Bibcode:1967AmJPh..35.1169W. doi:10.1119/1.1973829. Archived from the original on 2013-01-12. Retrieved 2009-07-30.
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  18. ^ Heisenberg, Werner (1958). Physics and Philosophy. Harper & Row.Heisenberg, Werner (1958). Physics and Philosophy. Harper & Row.32쪽: "[T]측정 장치는 관찰자에 의해 만들어졌고, 우리가 관찰하는 것은 그 자체로 자연이 아니라 우리의 질문 방법에 노출된 자연이라는 것을 기억해야 합니다."
  19. ^ Pauli, Wolfgang (1954). "Naturwissenschaftliche und erkenntnistheoretische Aspekte der Ideen vom Unbewussten". Dialectica. 8 (4): 283–301. doi:10.1111/j.1746-8361.1954.tb01265.x. Harald Atmanspacher와 Hans Primas, Journal of Cournality Studies 13(3), 5-50(2006): "현대 과학의 맥락에서 마음과 물질에 대한 파울리의 생각": "물리적 관찰자가 그의 실험 배열을 선택한 후, 객관적으로 등록되어 있고 일반적으로 접근 가능한 결과에 더 이상 영향을 미치지 않습니다. 관찰자의 주관적 성질이나 그의 심리 상태는 고전 물리학에서와 마찬가지로 자연의 양자역학적 법칙과도 무관합니다."
  20. ^ Heisenberg, Werner (1958). Physics and Philosophy. Harper & Row.Heisenberg, Werner (1958). Physics and Philosophy. Harper & Row.p. 28. "'가능한' 것에서 '실제'로의 전환은 물체와 측정 장치, 그리고 그에 따라 세계의 다른 부분의 상호작용이 작동하는 순간에 이루어집니다. 그것은 관찰자의 마음에 의한 결과의 등록 행위와 연결되지 않습니다. 그러나 확률함수의 불연속적인 변화는 등록이라는 행위와 함께 일어나는데, 등록이라는 순간에 우리 지식의 불연속적인 변화가 확률함수의 불연속적인 변화에 그 이미지를 갖는 것이기 때문입니다.")
  21. ^ A. 아인슈타인부터 W까지. Heitler, 1948, A로 번역. 좋아요, 아인슈타인의 양자론 해석, 262쪽.
  22. ^ "Niels Bohr – Session V". Oral History Interviews. American Institute of Physics. 5 January 2015. Retrieved 2022-04-07. I felt that philosophers were very odd people who really were lost, because they have not the instinct that it is important to learn something and that we must be prepared really to learn something of very great importance. There are all kinds of people, but I think it would be reasonable to say that no man who is called a philosopher really understands what one means by the complementary description.
  23. ^ ": Bohr, Niels (1928). "The Quantum Postulate and the Recent Development of Atomic Theory". Nature. 121 (3050): 580–590. Bibcode:1928Natur.121..580B. doi:10.1038/121580a0. "[T]양자 공준은 원자 현상에 대한 모든 관찰은 관찰 기관과의 상호 작용을 포함하여 무시되지 않을 것임을 암시합니다. 따라서 일상적인 물리적 의미에서의 독립적인 현실은 현상도 관찰 기관도 탓할 수 없습니다. 결국, 관찰의 개념은 관찰 대상이 되는 시스템에 어떤 대상이 포함되느냐에 따라 결정되기 때문에 지금까지 임의적인 것입니다. 궁극적으로 모든 관찰은 물론 우리의 감각 인식으로 축소될 수 있습니다. 그러나 관측 사용을 해석할 때 항상 이론적 개념으로 이루어져야 한다는 상황은 모든 특정 경우에 대해 고유한 "비합리성"을 가진 양자 공준을 포함하는 관측 개념이 어느 시점에 도입되는지에 대한 편리성의 문제를 의미합니다."

외부 링크